(57)【要約】【課題】信号を付加して精細感を向上させる方法において、乱数的な信号を付加することで動画では時間軸方向にちらつきが生じ画質が劣化していた。【解決手段】入力画像信号から画像特徴量を抽出する画像特徴量算出手段２０２と、付加信号を生成する付加信号生成手段２０３と該付加信号を入力画像信号に加算し出力画像信号を生成する付加信号合成手段２０４とを備え、該付加信号を画像特徴量と1対１または多対１の関係とすることにより、動画で異なるフレームに存在する同じ物体に同じ付加信号を合成することになるので、ちらつきのない信号付加となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号から画像特徴量を抽出する画像特徴量算出手段と、
付加信号を生成する付加信号生成手段と
前記付加信号を前記入力画像信号に加算し出力画像信号を生成する付加信号合成手段と
を備え、
前記付加信号は前記画像特徴量と1対１または多対１の関係にあることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記付加信号生成手段は、画像特徴量を用いあらかじめ決められたルールに従って付加信号を生成することを特徴とする
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記付加信号生成手段は画像特徴量に従い、複数の付加信号パターンから付加信号を選択することを特徴とする
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記画像特徴量は、注目画素の曲率、および／または複数の微分信号で構成されることを特徴とする
請求項１、２または３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記付加信号生成手段で生成される付加信号は、各画素の加算量の総和が注目画素を含む特定の領域内で特定の値を持つ
請求項１から４の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項６】
特定の値とは０である請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記付加信号生成手段で生成される付加信号は、連続して２画素を越えて同じ符号を持つことはないことを特徴とする
請求項１から６の何れかに記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像信号のデジタル信号処理に関係し、テレビジョン受像機のような画像表示装置における精細感向上技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年ハイビジョンテレビ放送の開始に伴い、ハイビジョン放送に対応した画素数を持つテレビジョン受像機が普及し始めている。一方、地上波アナログ放送やDVDなどのハイビジョンではない画像コンテンツをハイビジョン対応の画素数を持つテレビジョン受像機で見る場合、解像度変換を行う必要がある。
【０００３】
解像度変換は多くの場合線形補間によって行われるが、このような手法では、低解像度画像では元々存在しない高周波数成分を持った画像を生成することができず、ボケた画像しか生成することはできない。そこで低解像度画像に存在しない高解像度情報を復元するためにさまざまな手法が提案されている。
【０００４】
その中で、線形補間後の画像に情報を付加してボケ感をなくそうという方法があった（例えば、特許文献１参照）。図１０は、前記特許文献１に記載された従来の画像処理装置を示すものである。
【０００５】
図１０において、線形補間部１０２で線形補間にて高解像度情報に解像度変換された画像情報は、加算部１０５にて、乱数発生部１０３で発生した乱数に従ってノイズ作成部１０４にて作成された所定のノイズが加えられ出力される。
【特許文献１】特開平７−４４７０１号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、乱数であるノイズを加算して出力画像を生成するので、動画の場合、同じ物体に異なるフレームで異なる成分が加算されるため、ちらつきが生じるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、動画の場合にちらつきの生じない精細感のたかい画像の生成を可能とした画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、入力画像信号から画像特徴量を抽出する画像特徴量算出手段と、付加信号を生成する付加信号生成手段と、該付加信号を入力画像信号に加算し出力画像信号を生成する付加信号合成手段とを備え、該付加信号は画像特徴量と1対１または多対１の関係にあるという特徴を有し、画像の変換を行う。
【０００９】
本構成によって、各フレームで同じ物体には同じ付加成分を加算することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像処理装置によれば、動画でちらつきのなく、かつ精細感のある画像をテレビジョン受像機などに表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における画像処理装置のブロック図である。図１において、図１０と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１３】
図１において、本発明の画像処理装置は、画像特徴量算出手段２０１、付加信号生成手段２０２、付加信号合成手段２０３より構成される。
【００１４】
次に、図１〜図６を参照しながら、実施の形態１における動作を説明する。
【００１５】
まず、入力端子１０１から図２のＦ１に示される画像信号が入力される。この入力画像信号Ｆ１は、画像特徴量算出手段２０１および付加信号合成手段２０３に送られる。
【００１６】
画像特徴量算出手段２０１は図３に示されるように、極大極小点検出手段３０１、第1の微分手段３０２、第2の微分手段３０３で構成される。
【００１７】
図２のＦ１のような画像信号が画像特徴量算出手段２０１に入力された場合、極大極小点検出手段３０１は、極大点の座標ＸＡと極大点の信号値ＳＡ、極小点の座標ＸＢと極小点の信号値ＳＢおよび注目画素の座標Ｘ０を付加信号生成手段２０２へ出力する。
【００１８】
第1の微分手段３０２は、注目画素の1次微分信号を第２の微分手段３０３に出力し、第２の微分手段３０３は第１の微分手段３０２の出力を微分し付加信号生成手段２０２へ出力する。図２のF1のような信号が入力された場合は、同図のＦ２に示す信号が２次微分信号として付加信号生成手段２０２へ出力される。
【００１９】
すなわち、本実施の形態では、特徴量算出手段２０１の出力として、極大点の座標と信号値、極小点の座標と信号値、2次微分値が付加信号生成手段２０２へ送られる。
【００２０】
次に、付加信号生成手段２０２の動作を説明する。
【００２１】
付加信号生成手段２０２は、図４に示されるように、差分算出手段４０１と、付加信号振幅決定手段４０２と、付加信号符号決定手段４０３で構成される。
【００２２】
付加信号生成手段２０２へは、画像特徴量算出手段２０１より極大点の座標ＸＡと信号値ＳＡ、極小点の座標ＸＢと信号値ＳＢ、注目画素の座標Ｘ０、注目画素の２次微分信号値ＳＸ０が入力される。まず、差分算出手段４０１では、極大点座標ＸＡと注目画素座標Ｘ０との差分の絶対値ＺＸＡ０と、極小点座標ＸＢと注目画素座標Ｘ０との差分の絶対値ＺＸＢ０を算出し、付加信号振幅決定手段４０２と付加信号符号決定手段４０３へ出力する。
【００２３】
付加信号振幅決定手段４０２は、前記座標差分値ＺＸＡ０とＺＸＢ０を入力し、ＺＸＡ０またはＺＸＢ０の少なくとも一方がゼロの場合はゼロを出力し、それ以外は、図５に示すようなテーブルを参照し付加信号振幅値を付加信号合成手段２０３へ出力する。テーブルは図５に示すように、その差がないときが最大であり、その差が大きくなると小さくなる。本実施の形態では、図５に示すａは４とした。
【００２４】
付加信号符号決定手段４０３は、図６に示すように、中心符号設定手段４０３１と、差分算出手段４０３２と、符号修正手段４０３３より構成される。
【００２５】
中心符号設定手段４０３１はＺＸＡ０とＺＸＢ０の差分が最も小さい座標ＸＣの符号を、その２次微分の値に従って決定する。
【００２６】
図２の信号F1では、座標ＸＣは２個存在し、座標Ｘ０＋２と座標Ｘ０＋３がそれにあたる。２個の座標ＸＣのうち、極大点に近いほうの座標、本実施の形態では座標Ｘ０＋３の座標の符号を２次微分の符号で設定する。すなわち、２次微分が正の場合は正を、２次微分が負またはゼロの場合は負と設定する。従って、座標Ｘ０＋３の符号は負となり、符号−１を符号修正手段４０３３へ出力し、その座標値Ｘ０＋３を差分算出手段４０３２へ出力する。差分算出手段４０３２はＸ０＋３とＸ０との差分、すなわち３を算出し、符号修正手段４０３３へ出力する。
【００２７】
符号修正手段４０３３は、中心符号設定手段４０３１の出力である符号と、差分算出手段４０３２の出力である差分値を入力とし、該差分値が奇数の場合は符号を逆転させ、該差分値が偶数の場合はそのままの符号を付加信号決定手段４０４へ出力する。すなわち、今回の実施の形態１の場合、差分値は３であるので、符号修正手段４０３３は、中心符号設定手段４０３１の出力である−１を修正し＋１として付加信号決定手段４０４へ出力する。
【００２８】
次に、付加信号決定手段４０４は、付加信号振幅決定手段４０２の出力である振幅と、付加信号符号決定手段４０３の出力である符号を乗算し、最終的な付加信号を決定し、付加信号合成手段２０３へ出力する。図２に示すような信号Ｆ１が入力信号である場合、付加信号決定手段４０４の出力は図２の信号Ｆ３に示される形状となる。
【００２９】
また、図２に示されるようた信号Ｆ３は総和をとるとゼロになっている。すなわち、原画像のもっているエネルギーは保たれているため、極端に違和感のある画像とはならない。
【００３０】
さらに、この信号Ｆ３は、同じ符号が連続しない付加信号パターンとなっており、図２のＦ１信号のような凹凸のない画像パターンを凹凸のついたパターンへと変換することができる。
【００３１】
以上説明してきたように、付加信号生成手段２０２は、あらかじめ決められたルールに従って付加信号を生成するので、同じ画像信号が異なるフレームで存在したとしても、同じ付加信号を生成することになる。
【００３２】
最後に、付加信号合成手段２０３は、付加信号生成手段２０２の出力である図２に示す信号F３と、入力画像信号Ｆ１を加算し、図２のＦ４に示す合成出力画像を出力端子１０６へ出力する。
【００３３】
かかる構成によれば画像のパターンに対して一意的に付加情報を生成し、付加情報を合成することができ、動画で同じオブジェクトが存在したとしても、同じ付加情報を加算することになり付加成分が加算されてもちらつきのない動画像を作成することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
実施の形態２は、全体の構成は実施の形態１の図１と同じ構成であるが、構成要素のうち付加信号生成手段２０２が異なる。
【００３５】
図７は、本発明の実施の形態２における画像処理装置の付加信号生成手段２０２のブロック図である。図７において、付加信号生成手段２０２は、付加パターン格納手段５０１と、付加パターン選択手段５０２と、付加パターン調整手段５０３で構成される。
【００３６】
付加パターン格納手段５０１は、総和がゼロで、同符号が２画素以上連続してないパターンを、３画素分、４画素分、…Ｎ画素分格納している。図８にパターン例を示す。図８（ａ）が３画素のパターンであり、図８（ｂ）は４画素のパターンである。
【００３７】
付加信号選択手段５０２は、画像特徴量算出手段２０２の出力である、極大点の座標と極小点の座標を入力として受ける。付加信号選択手段５０２は、それら２つの座標から差分を演算する。例えば図９のＳ１に示すような信号の場合、極大値と極小値の距離は３であるので、得られた差分値３を指示信号として、付加信号格納手段５０１に出力する。それを受け付加パターン格納手段５０１は、図８（ａ）に示される３画素のパターンを選択し、付加パターン調整手段５０３へ出力する。
【００３８】
付加パターン調整手段５０３では、この３画素のパターンをうけ、ゲイン調整および符号調整をして付加信号合成手段２０３へ出力する。ゲイン調整は３画素の場合は図８（ｃ）のようなテーブルで行う。本実施の形態では、ａは４、ｂは８とした。また、符号調整は極大点から極小点までの区間の２次微分の累積値の符号により行う。図９の信号Ｓ１の場合、2次微分の累計値は正であるので、図８（ａ）の符号を反転する。結果、ゲイン調整と符号調整により図９のＳ２なる信号を生成し、付加信号合成手段２０３へ出力する。
【００３９】
以下、実施の形態１と同じように付加信号合成手段２０３では原信号Ｓ１と合成し、図９のＳ３の出力信号を得る。
【００４０】
かかる構成によれば、あらかじめ格納しておいた複数の付加パターンから画像特徴量に従って特定のパターンを選択でき、さらに、そのゲインも画像特徴量に従って決めることができるため、異なるフレームでも同じ物体は、同じ付加信号を付加できることになり、動画によるちらつきの生じない精細感向上効果を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明にかかる画像処理装置は、精細感向上に好適な信号を画像に付加できるという特徴を有し、ＤＶＤなどの低解像度画像をハイビジョンパネルのテレビジョン受像機の画像処理等として有用である。また携帯電話やパソコンで解像度の異なる画像を表示する等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１における画像処理装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における各部の信号波形図
【図３】本発明の実施の形態１における画像特徴量算出手段のブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における付加信号生成手段のブロック図
【図５】本発明の実施の形態１における付加信号生成手段のテーブルを示す図
【図６】本発明の実施の形態１における付加信号符号決定手段のブロック図
【図７】本発明の実施の形態２における付加信号生成決定手段のブロック図
【図８】本発明の実施の形態２における付加パターンおよびテーブルを示す図
【図９】本発明の実施の形態２における波形図
【図１０】従来の画像処理装置のブロック図
【符号の説明】
【００４３】
１０１    入力端子
１０２    線形補間部
１０３    乱数発生部
１０４    ノイズ作成部
１０５    加算器
１０６    出力端子
２０１    画像特徴量算出手段
２０２    付加信号生成手段
２０３    付加信号合成手段
３０１    極大極小点検出手段
３０２    第１の微分手段
３０３    第２の微分手段
４０１    差分算出手段
４０２    付加信号振幅決定手段
４０３    付加信号符号決定手段
４０４    付加信号決定手段
４０３１    中心符号決定手段
４０３２    差分算出手段
４０３３    符号修正手段
５０１    付加パターン格納手段
５０２    付加パターン選択手段
５０３    付加パターン調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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